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DE102009009888A1 - Chassis regulating method for vehicle, involves producing control variable, computing control variable as vectorial variable, determining relative variables and modal separating relative variables from each other - Google Patents

Chassis regulating method for vehicle, involves producing control variable, computing control variable as vectorial variable, determining relative variables and modal separating relative variables from each other Download PDF

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DE102009009888A1
DE102009009888A1 DE102009009888A DE102009009888A DE102009009888A1 DE 102009009888 A1 DE102009009888 A1 DE 102009009888A1 DE 102009009888 A DE102009009888 A DE 102009009888A DE 102009009888 A DE102009009888 A DE 102009009888A DE 102009009888 A1 DE102009009888 A1 DE 102009009888A1
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DE
Germany
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rel
vehicle
vehicle body
chassis
relative
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Withdrawn
Application number
DE102009009888A
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German (de)
Inventor
Ralph Dr.-Ing. Streiter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

The method involves producing a control variable for controlling a chassis actuator (11) using an actuator controlling device (20) depending on determination data. A control variable is computed as a vectorial variable which exhibits multiple modal components. Multiple relative variables are determined, where the variables characterizes the relative position between a vehicle structure (12) and a reference plane that is defined by wheel rebellion points (P) of a vehicle. The relative variables are modal separated from each other during computation of control variable.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Fahrwerks eines Fahrzeugs mit wenigstens einem einen ansteuerbaren Fahrwerksaktuator aufweisenden aktiven Fahrwerk, mit einer Ermittlungsdaten erzeugenden Ermittlungseinrichtung, wobei die Ermittlungsdaten den Einflusses des Fahrbahnprofils der Fahrbahn auf die Position und/oder die Bewegung des Fahrzeugaufbaus angeben, und mit einer Aktuatorregeleinrichtung, die zur Ansteuerung des wenigstens einen Fahrwerksaktuator in Abhängigkeit von den Ermittlungsdaten der Ermittlungseinrichtung eine Ansteuergröße hervorruft.The The invention relates to a method for controlling a chassis of a Vehicle with at least one controllable Fahrwerksaktuator having active suspension, with a detection data generating Determining means, wherein the determination data influence the lane profile of the lane on the position and / or the movement of the vehicle body, and with an actuator control device, for controlling the at least one Fahrwerksaktuator in dependence from the determination data of the determination means a control quantity causes.

Ein derartiges Verfahren ist aus US 6 233 510 B1 bekannt. Der Fahrbahnzustand wird vorausbestimmt und zur Beeinflussung der Federeinheiten des Fahrzeugs verwendet. Ein Sensor – beispielsweise Lasersensor oder ein Bilderkennungssensor – erfasst die Fahrbahnoberfläche vor dem Fahrzeug und übermittelt die Sensordaten an eine Steuereinheit, die daraus das in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug liegende Fahrbahnhöhenprofil vorausbestimmt. Abhängig von diesem Fahrbahnhöhenprofil wird ein aktives Fahrwerksystem mit mehreren Feder- oder Dämpfereinheiten beeinflusst und die Federrate, die Dämpfungsrate, den Druck, das Niveau, etc. werden gesteuert oder geregelt.Such a procedure is over US Pat. No. 6,233,510 B1 known. The road condition is predetermined and used to influence the spring units of the vehicle. A sensor-for example a laser sensor or an image recognition sensor-detects the road surface in front of the vehicle and transmits the sensor data to a control unit, which predetermines the roadway height profile lying in front of the vehicle in the direction of travel. Depending on this lane height profile, an active suspension system with multiple spring or damper units is affected and the spring rate, damping rate, pressure, level, etc. are controlled or regulated.

Derartige Ansätze, die eine direkte Inversion der Raddynamik beinhalten und zumindest eine Teilkompensation der Straßenunebenheiten am Rad bewirken wollen sind unbefriedigend. Zum einen ist eine solche Kompensation sehr parameterempfindlich. Algebraische Ansätze dieser Art können entgegen der beabsichtigten Wirkung bis hin zu einem instabilen Verhalten der Regelung führen. Es besteht auch die Gefahr, dass ein Regler zur Regelung der Aufbauregelung und die das Fahrbahnprofil berücksichtigende vorausschauende Regelung gegeneinander arbeiten. Zum anderen agiert eine radbezogene Kompensation mehr als notwendig, da der Fahrzeugaufbau drei Freiheitsgrade aufweist, aber zumindest vier Fahrzeugräder geregelt werden. Der sich daraus ergebende vierte Freiheitsgrad – die so genannte Verspannung des Fahrwerks – hat auf den Komfort keinen Einfluss.such Approaches involving a direct inversion of the wheel dynamics and at least a partial compensation of the road bumps want to cause the wheel are unsatisfactory. First, such compensation very sensitive to parameters. Algebraic approaches to this Art can go up against the intended effect lead to an unstable behavior of the control. It exists also the risk that a regulator for regulating the bodywork regulation and the anticipatory road profile Regulation against each other. On the other hand acts a wheel-related Compensation more than necessary because the vehicle body three degrees of freedom but at least four vehicle wheels are regulated. The resulting fourth degree of freedom - the like called tension of the chassis - has on the comfort no influence.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung dieses bekannte Verfahren zu verbessern.It An object of the present invention is this known method to improve.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The The object is solved by the features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments emerge the dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Regelung eines Fahrwerks eines Fahrzeugs mit wenigstens einem einen ansteuerbaren Fahrwerksaktuator aufweisenden aktiven Fahrwerk werden mittels einer Ermittlungseinrichtung Ermittlungsdaten erzeugt, die den Einfluss des Fahrbahnprofils der Fahrbahn auf die Position und/oder die Bewegung des Fahrzeugaufbaus angeben. Weiterhin wird mit einer Aktuatorregeleinrichtung eine Ansteuergröße in Abhängigkeit von den Ermittlungsdaten bestimmt und der Ansteuerung des wenigstens einen Fahrwerksaktuator zugrunde gelegt. Die Ansteuergröße wird dabei als vektorielle Größe berechnet, die mehrere Modalkomponenten aufweist, insbesondere Komponenten für die voneinander unabhängigen Modi Hubbewegung, Nickbewegung und Wankbewegung. Weiterhin werden mehrere Relativgrößen bestimmt, die die Relativposition zwischen dem Fahrzeugaufbau und einer durch Radaufstandspunkte des Fahrzeugs definierten Bezugsebene beschreiben und die bei der Berechnung der Ansteuergröße modal getrennt voneinander berücksichtigt werden.at the inventive method control of a Suspension of a vehicle with at least one controllable Fahrwerksaktuator having active suspension are using a Determination device generates determination data that determines the influence the lane profile of the lane on the position and / or the movement indicate the vehicle body. Furthermore, with an actuator control device a control variable as a function of determined the determination data and the control of at least a Fahrwerksaktuator based. The drive size is calculated as a vectorial quantity, which is several Modal components, in particular components for the independent modes of lifting movement, pitching motion and rolling motion. Furthermore, several relative sizes determines the relative position between the vehicle body and a reference plane defined by wheel contact points of the vehicle describe and in the calculation of the drive quantity modal separated from each other.

Das erfindungsgemäße Verfahren berücksichtigt bei der Berechnung der Ansteuergröße zwei oder mehr die Relativposition zwischen Fahrzeugaufbau und der Bezugsebene beschreibende Relativgrößen (zrel, nrel, wrel) modal getrennt voneinander, insbesondere eine relative Aufbauposition zwischen Fahrzeugaufbau und der Bezugsebene und/oder ein relativer Nickwinkel zwischen Fahrzeugaufbau und der Bezugsebene und/oder ein relativer Wankwinkel zwischen Fahrzeugaufbau und der Bezugsebene. Auf diese Weise lässt sich die Aufbauposition optimal steuern bzw. regeln. Die modale aufbaubezogene Regelung ist energieeffizient, da unnötige Stellbewegungen der einzelnen Räder vermieden werden können. Zudem ist diese modale Regelung deutlich robuster.The process of the invention takes into account two or more, the relative position between the vehicle body and the reference plane described relative sizes in the calculation of the control variable (z rel, n rel, w rel) modal separated from each other, in particular a relative assembly position between the vehicle body and the reference plane and / or a relative pitch angle between the vehicle body and the reference plane and / or a relative roll angle between the vehicle body and the reference plane. In this way, the construction position can be optimally controlled or regulated. The modal body-based regulation is energy-efficient, as unnecessary adjustment movements of the individual wheels can be avoided. In addition, this modal control is much more robust.

Vorteilhafte Ausführungen des Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.advantageous Embodiments of the method result from the dependent Claims.

Es ist vorteilhaft, wenn bei der Berechnung der Ansteuergröße mehrere die Bewegung des Fahrzeugaufbaus beschreibende Beschleunigungsgrößen, wie z. B. die Aufbaubeschleunigung des Fahrzeugaufbaus und/oder eine Nickwinkelbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus und/oder eine Wankwinkelbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus, modal getrennt voneinander berücksichtigt werden, wodurch die Regelung des Fahrwerks und mithin der Fahrkomfort weiter verbessert werden kann.It is advantageous if when calculating the drive quantity several acceleration variables describing the movement of the vehicle body, such as B. the body acceleration of the vehicle body and / or a pitch angular acceleration of the vehicle body and / or a Roll angular acceleration of the vehicle body, modal separated from each other be taken into account, reducing the regulation of the landing gear and thus the ride comfort can be further improved.

Die modal getrennte Berücksichtigung der Relativgrößen, sowie der Positions- und Beschleunigungsgrößen kann auf einfache Weise durch das Aufstellen der Gleichung zur Berechnung der Ansteuergröße in Vektor- bzw. Matrixform erreicht werden.The modal separate consideration of the relative sizes, as well as the position and acceleration quantities can be easily calculated by putting the equation to calculation the drive size achieved in vector or matrix form become.

Es ist weiterhin möglich, die Ansteuergröße in Abhängigkeit von einem Fahrwerksregelanteil und einem Vorausschauanteil zu bestimmen, wobei der Fahrwerksregelanteil proportional zu einem Zählermatrixpolynom und einem inversen Nennermatrixpolynom ist. Insbesondere wird die Ansteuergröße anhand folgender Gleichung ermittelt: uG = uABC + uprev mit uABC = [Q]–1·[(K2B_R·s2 + KB_R·s)·B + KI_R·REL]wobei uG die Ansteuergröße ist, uABC der Fahrwerksregelanteil ist, uprev ein sich aus den Ermittlungsdaten ergebender Vorausschauanteil ist, Q das Nennermatrixpolynom ist, der Ausdruck ⌊(K2B_R·s2 + KB_R·s)·B + KI_R·REL⌋ das Zählermatrixpolynom ist, B ein Vektor mit den berücksichtigten Beschleunigungsgrößen

Figure 00030001
ist, REL der Vektor mit den berücksichtigten Relativgrößen (zrel, nrel, wrel) ist und K2B_R, KB_R und KI_R, Reglerzählermatrizen sind.It is also possible to determine the drive variable as a function of a chassis control component and a look-ahead component, wherein the chassis control component is proportional to a counter matrix polynomial and an inverse nominal matrix polynomial. In particular, the drive quantity is determined using the following equation: u G = u ABC + prev With u ABC = [Q] -1 · [(K 2B_R · s 2 + K B_r · S) · B + K I_R · REL] where u G is the control variable, u ABC is the chassis control component, u prev is a look-ahead component resulting from the determination data, Q is the denominator matrix polynomial, the expression ⌊ (K 2B_R * s 2 + K B_R * s) * B + K I_R REL⌋ is the counter matrix polynomial, B is a vector with the considered acceleration magnitudes
Figure 00030001
is the vector REL with the considered relative sizes (z rel, n rel, rel w) and K 2B_R, K and K B_r I_R, Reglerzählermatrizen are.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Nennermatrixpolynom eine mindestens um den Wert Zwei höhere Ordnung aufweist als das Zählermatrixpolynom. Dadurch ist sichergestellt, dass die Regelung nicht sprungfähig ist.there it is advantageous if the denominator matrix polynomial has an at least is two orders higher than the counter matrix polynomial. This ensures that the scheme does not jump is.

Es ist außerdem von Vorteil, wenn bei der Bestimmung des Vorausschauanteils die Filterwirkung des Nennermatrixpolynoms zumindest teilweise kompensiert wird, wodurch die Ansteuergröße besser an die Ermittlungsdaten der Ermittlungseinrichtung angepasst ist.It is also beneficial when determining the foresight component at least partially compensates the filter effect of the denominator matrix polynomial becomes, whereby the Ansteuergröße better at the Detection data of the determination device is adjusted.

Die Reglerzählermatrizen ergeben sich vorteilhafterweise anhand der Vorgabe eines Wunschverhaltens und anhand von Fahrwerksparametern, die das Fahrwerk des Fahrzeugs charakterisierenden.The Controller counter matrices are advantageously based on the specification of a desired behavior and chassis parameters, the characterizing the chassis of the vehicle.

Der Vorausschauanteil wird vorteilhafterweise derart bestimmt, dass der oder die Fahrwerksaktuatoren kurz bevor eine Störung im Fahrbahnprofil der Fahrbahn auftritt oder gleichzeitig mit dem Auftreten der Störung agiert bzw. agieren, um den Einfluss der Störung auf den Fahrzeugaufbau möglichst vollständig oder zumindest teilweise zu kompensieren.Of the Perspective share is advantageously determined so that the or the suspension actuators shortly before a fault occurs in the lane profile of the road or simultaneously with the Occurrence of the disorder acts or act to influence the disturbance on the vehicle body as completely as possible or at least partially compensate.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:in the Below is an embodiment of the method based the accompanying drawings explained. Showing:

1a eine schematische Darstellung eines Teil-Fahrzeug-Modells mit Rad, Feder- oder Dämpfereinheit und Fahrzeugaufbau, 1a a schematic representation of a part-vehicle model with wheel, spring or damper unit and vehicle body,

1b eine schematische Darstellung eines Fahrzeug-Modells mit Feder- oder Dämpfereinheiten und Fahrzeugaufbau auf einer unebenen Fahrbahn, 1b a schematic representation of a vehicle model with spring or damper units and vehicle body on an uneven road surface,

2a eine schematische Teildarstellung eines ersten aktiven Fahrwerksystems mit Feder- oder Dämpfereinheit, 2a a schematic partial view of a first active suspension system with spring or damper unit,

2b eine schematische Teildarstellung eines zweiten aktiven Fahrwerksystems mit Feder- oder Dämpfereinheit, 2 B a schematic partial view of a second active suspension system with spring or damper unit,

3 ein Blockschaltbild einer Regelung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Regelung eines Fahrwerks, 3 1 is a block diagram of a control of an exemplary embodiment of a method for controlling a chassis,

In 1a ist eine schematische Darstellung eines Teil-Fahrzeug-Modells dargestellt, mit einem Fahrzeugrad 10, der diesem Fahrzeugrad 10 zugeordneten ansteuerbaren Feder- oder Dämpfereinheit 11 und dem als Masse dargestellten Fahrzeugaufbau 12, der einen Fahrzeugschwerpunkt 13 aufweist. Mit P ist in der Figur ein Radaufstandspunkt des Fahrzeugrads 10 bezeichnet, d. h. der Punkt, an dem das Fahrzeugrad 10 die Fahrbahn berührt. Das Teil-Fahrzeug-Modell stellt nur den für eines der Fahrzeugräder 10 betreffenden Teil des Gesamtfahrzeugs dar und gilt beispielsweise bei einem PKW mit zwei Achsen für jedes der vier Fahrzeugräder 10 sowie für die vier Feder- oder Dämpfereinheiten 11, wie dies in 1b schematisch gezeigt ist.In 1a is shown a schematic representation of a part-vehicle model, with a vehicle wheel 10 of this vehicle wheel 10 associated controllable spring or damper unit 11 and the vehicle body shown as a mass 12 , the vehicle's center of gravity 13 having. With P in the figure is a Radaufstandspunkt the vehicle wheel 10 referred to, ie the point at which the vehicle wheel 10 the roadway touched. The part-vehicle model represents only one of the vehicle wheels 10 relevant part of the entire vehicle and applies, for example, in a car with two axles for each of the four vehicle wheels 10 as well as for the four spring or damper units 11 like this in 1b is shown schematically.

Dieses Teil-Fahrzeug-Modell ist bezogen auf ein ortsfestes Koordinatensystem 14. Mit dem Fahrbahnprofilvektor

Figure 00050001
ist das ortsabhängige Fahrbahnprofil einer Fahrbahn F gekennzeichnet. Dieses durch den Fahrbahnprofilvektor FV beschriebene Fahrbahnprofil weist drei Anteile bzw. Modi auf:

  • – zStraße beschreibt den Fahrbahnprofilanteil, der im Fahrzeugaufbau 12 eine Hubbewegung in Richtung der Fahrzeughochachse verursacht, wie z. B. eine langegezogene Bodenwelle;
  • – nStraße beschreibt den Fahrbahnprofilanteil, der im Fahrzeugaufbau 12 eine Nickbewegung um die Fahrzeugquerachse verursacht, wie z. B. eine kurze Bodenwelle und
  • – wStraße beschreibt den Fahrbahnprofilanteil, der im Fahrzeugaufbau 12 eine Wankbewegung um die Fahrzeuglängsachse verursacht, wie z. B. eine quergeneigte Fahrbahn.
This sub-vehicle model is based on a stationary coordinate system 14 , With the lane profile vector
Figure 00050001
the location-dependent roadway profile of a carriageway F is marked. This roadway profile described by the roadway profile vector FV has three parts or modes:
  • - z road describes the roadway profile component in the vehicle body 12 causes a lifting movement in the direction of the vehicle vertical axis, such. B. a long-drawn bump;
  • - n road describes the roadway profile share in the vehicle body 12 causes a pitching movement about the vehicle transverse axis, such. B. a short bump and
  • - w road describes the roadway profile component in the vehicle body 12 causes a roll movement about the vehicle longitudinal axis, such. B. a transversely inclined roadway.

Der Aufbaupositionsvektor

Figure 00050002
beschreibt analog zum Fahrbahnprofilvektor FV die drei Anteile bzw. Modi der Aufbauposition des Fahrzeugaufbaus 12:

  • – z beschreibt eine Hubposition des Fahrzeugaufbaus 12 in Richtung der Fahrzeughochachse;
  • – n beschreibt eine Nickposition des Fahrzeugaufbaus 12 um die Fahrzeugquerachse und
  • – w beschreibt eine Wankposition des Fahrzeugaufbaus 12 um die Fahrzeuglängsachse.
The construction position vector
Figure 00050002
analogous to the lane profile vector FV describes the three parts or modes of the construction position of the vehicle body 12 :
  • - z describes a stroke position of the vehicle body 12 in the direction of the vehicle vertical axis;
  • - n describes a pitching position of the vehicle body 12 around the vehicle transverse axis and
  • - w describes a rolling position of the vehicle body 12 around the vehicle's longitudinal axis.

Das aktuelle Istniveau zAR der Feder- oder Dämpfereinheit 11 kann durch die Ansteuerung eines Aktors 11' der Feder- oder Dämpfereinheit 11 eingestellt bzw. verändert werden. Alle Feder- oder Dämpfereinheiten 11 des aktiven Fahrwerks werden von einer Steuereinheit 20 angesteuert. Die Steuereinheit ermittelt die Einstellung für die Feder- oder Dämpfereinheiten 11 unter anderem abhängig von Sensordaten und insbesondere der Sensordaten eines Fahrbahnsensors 21, der das vor dem Fahrzeug in Fahrtrichtung 5 befindliche Fahrbahnprofil erfasst, woraus der Fahrbahnprofilvektor FV gebildet werden kann.The current actual level z AR of the spring or damper unit 11 can by controlling an actuator 11 ' the spring or damper unit 11 be set or changed. All spring or damper units 11 of the active landing gear are from a control unit 20 driven. The control unit determines the setting for the spring or damper units 11 among other things depending on sensor data and in particular the sensor data of a road sensor 21 that is in front of the vehicle in the direction of travel 5 detected roadway profile, from which the roadway profile vector FV can be formed.

Wie dies in 1b schematisch dargestellt ist, kann für jedes Fahrzeugrad 10 oder zumindest für jede Fahrzeugseite ein unterschiedliches Fahrbahnniveau vorliegen, z. B. zStraße,VL(x) am linken Vorderrad, zStraße,VR(x) am rechten Vorderrad, zStraße,HL(x) am linken Hinterrad und zStraße,HR(x) am rechten Hinterrad, was durch mehrere, beispielsweise als Laserscanner ausgebildete, Abtasteinheiten 21L, 21R des Fahrbahnsensors 21 an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs – beispielsweise links und rechts vor den Vorderrädern auf jeder Fahrzeugseite – erfasst werden kann. Auch die Istniveaus zAR der Feder- oder Dämpfereinheiten 11 können sich unterscheiden. Daher werden diese Größen für jede der Feder- oder Dämpfereinheiten 11 separat ermittelt bzw. eingestellt.Like this in 1b is shown schematically, can for each vehicle 10 or at least for each vehicle side, a different roadway level, z. For example street, VL (x) in the left front wheel, for road VR (x) on the right front wheel, for road, HL (x) in the left rear wheel and z road, HR (x) on the right rear wheel, which, by several for example, trained as a laser scanner, scanning units 21L . 21R of the road sensor 21 at different points of the vehicle - for example, left and right in front of the front wheels on each side of the vehicle - can be detected. Also the actual levels z AR of the spring or damper units 11 can differ. Therefore, these sizes become for each of the spring or damper units 11 determined or set separately.

Über die Steuereinheit 20 können die den Fahrzeugrädern 10 eines nicht näher dargestellten Fahrzeugs zugeordneten aktiven Feder- oder Dämpfereinheiten 11 unabhängig voneinander angesteuert werden, um die über den Aufbaupositionsvektor AV beschriebene Aufbauposition des Fahrzeugaufbaus 12 im Bereich aller Fahrzeugräder 10 zu beeinflussen.About the control unit 20 can the the vehicle wheels 10 a non-illustrated vehicle associated with active spring or damper units 11 are controlled independently of each other, about the construction position of the vehicle body described about the build-up position vector AV 12 in the range of all vehicle wheels 10 to influence.

Die Beeinflussung bzw. Regelung der Aufbauposition und/oder der Bewegung des Fahrzeugaufbaus 12 kann in allen Dimensionen erfolgen. Demnach werden das Nicken und/oder das Wanken und/oder das Huben, sowie optional auch die Radaufstandskräfte der Fahrzeugräder 10 auf der Fahrbahnoberfläche beeinflusst, gesteuert oder geregelt. Dadurch lässt sich auch eine Verspannung des Fahrwerks beispielsweise erreichen. Insbesondere können auch die Radaufstandskräfte zweier sich diagonal gegenüberliegender Fahrzeugräder gegenüber den Radaufstandskräften der anderen beiden sich diagonal gegenüberliegenden Fahrzeugrädern erhöht oder verringert werden. Auf diese Weise lässt sich das querdynamische Verhalten des Fahrzeugs beeinflussen.The influence or regulation of the construction position and / or the movement of the vehicle body 12 can be done in all dimensions. Accordingly, the pitch and / or the rolling and / or the Huben, and optionally also the wheel contact forces of the vehicle wheels 10 influenced, controlled or regulated on the road surface. As a result, a tension of the chassis can be achieved, for example. In particular, the wheel contact forces of two diagonally opposite vehicle wheels with respect to the wheel contact forces of the other two diagonally opposite vehicle wheels can be increased or decreased. In this way, the lateral dynamic behavior of the Vehicle influence.

In den 2a und 2b sind zwei Beispiele von aktiven Fahrwerksystemen schematisch anhand eines Fahrzeugrades 10 in Teildarstellung gezeigt. Als Feder- oder Dämpfereinheit 11 sind dort aktive Feder- oder Dämpfereinheiten 11a bzw. 11b mit einstellbaren Federn vorgesehen. Unter einstellbaren Federn werden hierbei Federn mit einstellbarem Aufsetzpunkt verstanden. Alternativ oder zusätzlich könnte auch aktive Feder- oder Dämpfereinheiten 11 mit einstellbaren Dämpfern verwendet werden.In the 2a and 2 B are two examples of active suspension systems schematically based on a vehicle wheel 10 shown in partial view. As a spring or damper unit 11 There are active spring or damper units 11a respectively. 11b provided with adjustable springs. Under adjustable springs are understood here springs with adjustable touchdown. Alternatively or additionally, active spring or damper units could also be used 11 be used with adjustable dampers.

2a zeigt eine aktive hydropneumatische Feder- oder Dämpfereinheit 11a mit einer Druckquelle 60 und einem Vorratsbehälter 61 die jeweils fluidisch mit einem elektrisch ansteuerbaren Federventil 62 verbunden sind. Das Federventil 62 kann abhängig von seiner Ventilstellung entweder die Druckquelle 60 oder den Vorratsbehälter 61 mit einem Druckraum 63 einer Kolben-Zylinder-Einheit 64, die den Aktor 11' der hydropneumatischen Feder- oder Dämpfereinheit 11a darstellt, fluidisch verbinden oder alle Fluidverbindungen unterbrechen, so dass das Istniveau zAR der hydropneumatischen Feder- oder Dämpfereinheit 11a vergrößert, verkleinert oder konstant gehalten werden kann. Mit dem Druckraum 63 ist über eine Drossel 65, welche verstellbar ausgeführt sein kann, ein Arbeitsraum 66 eines Druckgasbehälters 67 verbunden. Der Arbeitsraum 66 ist durch eine flexible Membran von einem Druckgasraum 68 getrennt. Das kompressible Druckgas im Druckgasraum 68 sorgt bei der hydropneumatischen Federeinheit 11a für die Federwirkung. Die Drossel 65 bewirkt eine Dämpfung. Die Kolben-Zylinder-Einheit 64 und der Druckgasbehälter 67 stellen die einstellbare Feder 64, 67 dar. 2a shows an active hydropneumatic spring or damper unit 11a with a pressure source 60 and a storage container 61 each fluidly with an electrically controllable spring valve 62 are connected. The spring valve 62 Depending on its valve position, either the pressure source 60 or the reservoir 61 with a pressure room 63 a piston-cylinder unit 64 that the actor 11 ' the hydropneumatic spring or damper unit 11a represents, fluidly connect or interrupt all fluid connections, so that the actual level z AR of the hydropneumatic spring or damper unit 11a enlarged, reduced or kept constant. With the pressure room 63 is over a throttle 65 , which can be made adjustable, a work space 66 a compressed gas tank 67 connected. The workroom 66 is through a flexible membrane of a compressed gas space 68 separated. The compressible compressed gas in the compressed gas space 68 ensures the hydropneumatic spring unit 11a for the spring effect. The throttle 65 causes a damping. The piston-cylinder unit 64 and the compressed gas tank 67 set the adjustable spring 64 . 67 represents.

Eine weitere Form einer aktiven Feder- oder Dämpfereinheit 11 eines aktiven Fahrwerksystems ist in 2b gezeigt, die als ABC-Federeinheit 11b bezeichnet werden kann, wobei „ABC” für „Active Body Control” steht. Gleiche Bestandteile gegenüber der hydropneumatischen Federeinheit 11a sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die ABC-Federeinheit 11b weist im Gegensatz zur hydropneumatischen Federeinheit 11a keinen Druckgasbehälter 67 auf. Die ABC-Federeinheit 11b weist eine Reihenanordnung einer Schraubenfeder 70 mit der Kolben-Zylinder-Einheit 64 auf, wobei diese Reihenschaltung die einstellbare Feder 64, 70 der Feder- oder Dämpfereinheit 11b bildet. Parallel zu dieser einstellbaren Feder 64, 70 ist ein separater Dämpfer 71 vorgesehen, der beispielsweise als Verstelldämpfer ausgebildet ist. Wie bei der hydropneumatischen Federeinheit 11a kann der Druckraum 63 der Kolben-Zylinder-Einheit 64 über das Federventil 62 befüllt, entleert oder angesperrt werden, um das Istniveau zAR der ABC-Federeinheit 11b entsprechend einem Sollniveau einzustellen.Another form of active spring or damper unit 11 an active chassis system is in 2 B shown as ABC spring unit 11b can be designated, where "ABC" stands for "Active Body Control". Same components compared to the hydropneumatic spring unit 11a are provided with the same reference numerals. The ABC spring unit 11b points in contrast to the hydropneumatic spring unit 11a no compressed gas tank 67 on. The ABC spring unit 11b has a series arrangement of a coil spring 70 with the piston-cylinder unit 64 on, wherein this series connection is the adjustable spring 64 . 70 the spring or damper unit 11b forms. Parallel to this adjustable spring 64 . 70 is a separate damper 71 provided, which is designed for example as a variable damper. As with the hydropneumatic spring unit 11a can the pressure room 63 the piston-cylinder unit 64 over the spring valve 62 be filled, emptied or locked to the actual level z AR of the ABC spring unit 11b set according to a desired level.

Im Folgenden wird anhand der 3 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Ansteuerung eines aktiven Fahrwerks eines Fahrzeugs bzw. dessen Feder- oder Dämpfereinheiten 11 im Einzelnen erläutert.The following is based on the 3 An embodiment of a method for controlling an active chassis of a vehicle or its spring or damper units 11 explained in detail.

Die beiden Abtasteinheiten 21L, 21R des Fahrbahnsensors 21 erfassen die Fahrbahnprofilwerte zStraße,L(x), zStraße,R(x) der Fahrbahn F in Fahrtrichtung 5 vor dem Fahrzeug sowohl auf der rechten Fahrzeugseite vor dem rechten Vorderrad, als auch auf der linken Fahrzeugseite vor dem linken Vorderrad. In einer Aufbereitungseinheit 22 wird aus diesen Fahrbahnprofilwerten unter Berücksichtigung der aktuellen Fahrzeuglängsgeschwindigkeit der Fahrbahnprofilvektor FV ermittelt, der ebenfalls vom Weg x bzw. über die aktuelle Fahrzeuglängsgeschwindigkeit von der Zeit t abhängt. Der Fahrbahnsensors 21 und die Aufbereitungseinheit 22 sind Teil der Ermittlungseinrichtung, zur Ermittlung der Ermittlungsdaten, die beispielsgemäß vom Fahrbahnprofilvektor FV gebildet sind.The two scanning units 21L . 21R of the road sensor 21 grasp the road profile values z road, L (x), z road, R (x) of the road F in the direction of travel 5 in front of the vehicle both on the right side of the vehicle in front of the right front wheel and on the left side of the vehicle in front of the left front wheel. In a processing unit 22 is determined from these road profile values taking into account the current vehicle longitudinal speed of the lane profile vector FV, which also depends on the path x or on the current vehicle longitudinal speed of the time t. The road sensor 21 and the processing unit 22 are part of the determination device for determining the determination data, which are formed, for example, by the roadway profile vector FV.

Die Ermittlungsdaten in Form des Fahrbahnprofilvektor FV werden der Steuereinheit 20 übermittelt. In der Steuereinheit 20 wird die Ansteuergröße uG als vektorielle Größe mit modalen Komponenten uGZ, uGN, uGW für die 3 Modi Hubbewegung, Nickbewegung und Wankbewegung bestimmt. Die Ansteuergröße uG wird über eine Koordinationseinheit 25 der aktiven Feder- oder Dämpfereinheit 11 zugeführt. Aufgabe der Koordinationseinheit 25 ist es, die drei modalen Komponenten uGZ, uGN, uGW der Ansteuergröße uG in vier Stellsignale us1, us2, us3, us4 aufzuteilen, um hiermit die Stelleingriffe an den vier Feder- oder Dämpfereinheiten 11' des Fahrwerks durchzuführen.The determination data in the form of the lane profile vector FV become the control unit 20 transmitted. In the control unit 20 the control quantity u G is determined as a vectorial quantity with modal components u GZ , u GN , u GW for the 3 modes of stroke movement, pitch movement and roll motion. The drive quantity u G is via a coordination unit 25 the active spring or damper unit 11 fed. Task of the coordination unit 25 it is to divide the three modal components u GZ , u GN , u GW of the control variable u G into four actuating signals u s1 , u s2 , u s3 , u s4 , in order to provide the control interventions on the four spring or damper units 11 ' of the chassis.

Die Figur zeigt weiterhin einen Block 30, der den Fahrzeugaufbau 12 zusammen mit einer Sensorik und einer Signalverarbeitungseinrichtung umfasst. Die Sensorik erfasst dabei die der Bewegung des Fahrzeugaufbaus 12 und die Signalverarbeitungseinrichtung dient der Umrechnung der erfassten Bewegung in modale Größen, welche als Vektoren B, REL Steuereinheit 10 zugeführt werden. Der Vektor B enthält dabei als Komponenten die Beschleunigungswerte für die Aufbaubeschleunigung

Figure 00080001
Nickwinkelbeschleunigung
Figure 00080002
und Wankwinkelbeschleunigung ẅ des Fahrzeugaufbaus 12. Der Vektor REL enthält als Komponenten die Relativkoordinaten der Fahrzeugaufbauposition gegenüber einer Bezugsebene. Die Bezugsebene ist dabei eine Approximation einer Radaufstandsfläche, d. h. einer Fläche, die durch die Berührungspunkte zwischen den Fahrzeugrädern 10 und der Fahrbahn F verläuft. Die Bestimmung des Vektors REL kann beispielsweise auf Basis der Messung von Federwegen erfolgen.The figure also shows a block 30 holding the vehicle 12 together with a sensor system and a signal processing device. The sensor detects the movement of the vehicle body 12 and the signal processing device is used to convert the detected movement into modal quantities, which are referred to as vectors B, REL control unit 10 be supplied. The vector B contains as components the acceleration values for the body acceleration
Figure 00080001
Pitch angular acceleration
Figure 00080002
and roll angular acceleration ẅ of the vehicle body 12 , The vector REL contains as components the relative coordinates of the vehicle body position with respect to a reference plane. The reference plane is one Approximation of a wheel contact surface, ie an area that passes through the points of contact between the vehicle wheels 10 and the road F runs. The determination of the vector REL can for example be based on the measurement of spring travel.

Die von der Steuereinheit 20 bestimmte Ansteuergröße uG setzt sich zusammen aus einem Fahrwerksregelanteil uABC und einem Vorausschauanteil uprev. Der Fahrwerksregelanteil uABC wird dabei von einem in der Steuereinheit 20 vorgesehenen Previewregler 23 aus den Vektoren B und REL berechnet und der Vorausschauanteil uprev wird von einem in der Steuereinheit 20 vorgesehenen Aufbauregler 24 aus dem Fahrbahnprofilvektor FV berechnet.The from the control unit 20 certain control variable u G is composed of a chassis control component u ABC and a look-ahead u prev . The chassis control component u ABC is thereby controlled by one in the control unit 20 provided preview controller 23 calculated from the vectors B and REL and the lookahead component u prev is one of in the control unit 20 provided bodybuilders 24 calculated from the roadway profile vector FV.

Für die aktive Feder- oder Dämpfereinheit 11 kann folgende Gleichung als Modell dienen:

Figure 00080003
wobei

s
die Laplacevariable (komplexe Frequenz) darstellt
ΘA
eine fahrzeugspezifische Trägheitsmatrix darstellt, deren Komponenten durch Messungen ermittelbar sind und den Einfluss von Masse und Trägheit auf den Fahrzeugaufbau beschreiben,
KD:
eine fahrzeugspezifische Dämpfungsmatrix darstellt, die die am Fahrzeugaufbau resultierende dampfende Wirkung der Dämpfer beschreibt,
KF:
eine fahrzeugspezifische Federmatrix darstellt, die die am Fahrzeugaufbau resultierende federnde Wirkung der Federn beschreibt,
Figure 00090001
For the active spring or damper unit 11 the following equation can serve as a model:
Figure 00080003
in which
s
represents the Laplace variable (complex frequency)
Θ A
represents a vehicle-specific inertia matrix whose components can be determined by measurements and describe the influence of mass and inertia on the vehicle body,
K D :
represents a vehicle-specific damping matrix which describes the steam-generating effect of the dampers on the vehicle body,
K F:
represents a vehicle-specific spring matrix which describes the spring effect of the springs resulting from the vehicle body,
Figure 00090001

Als minimale Matrixreglerstruktur kann die nachfolgende Gleichung (2) gewählt werden, wobei eine Erweiterung der Reglerstruktur durch Aufnahme von zusätzlichen Freiheitsgraden im Reglerzähler denkbar ist. Für einen Aufbauregler 24 mit minimaler Reglerstruktur gilt:

Figure 00090002
mit

⌊T4s4 + T3s3 + T2s2 + T1s + I⌋:
Nennermatrixpolynom Q mit noch zu bestimmenden Koeffizienten T1 bis T4
K2B_R, KB_R und KI_R:
noch zu bestimmende Reglerzählermatrizen
Figure 00090003
Vektor B, der als Komponenten die Beschleunigungswerte für die Aufbaubeschleunigung
Figure 00090004
Nickwinkelbeschleunigung
Figure 00090005
und Wankwinkelbeschleunigung ẅ des Fahrzeugaufbaus 12 enthält, welche aus Sensorsignalen berechnet werden, die von am Fahrzeug vorgesehenen Sensoren bereitgestellt werden,
Figure 00100001
Vektor REL, der die ermittelten Relativkoordinaten des Fahrzeugaufbaus 12 gegenüber einer Bezugsebene enthält. Die Bezugsebene ist dabei die Ebene mit der geringsten Abweichung den Radaufstandspunkten P der vier Fahrzeugräder 10. Die Bestimmung des Vektors REL kann beispielsweise auf Basis der Messung von Federwegen erfolgen.As a minimum matrix regulator structure, the following equation (2) can be selected, wherein an extension of the controller structure by taking additional degrees of freedom in the controller counter is conceivable. For a body builder 24 with minimal controller structure:
Figure 00090002
With
⌊T 4 s 4 + T 3 s 3 + T 2 s 2 + T 1 s + I⌋:
Denominator matrix polynomial Q with coefficients T 1 to T 4 to be determined
K 2B_R , K B_R and K I_R :
Controller counter matrices still to be determined
Figure 00090003
Vector B, which as components the acceleration values for the body acceleration
Figure 00090004
Pitch angular acceleration
Figure 00090005
and roll angular acceleration ẅ of the vehicle body 12 which are calculated from sensor signals provided by sensors provided on the vehicle,
Figure 00100001
Vector REL, which determines the relative coordinates of the vehicle body 12 relative to a reference plane. The reference plane is the plane with the smallest deviation of the wheel contact points P of the four vehicle wheels 10 , The determination of the vector REL can for example be based on the measurement of spring travel.

Der Vektor REL gibt somit die Differenz zwischen dem Aufbaupositionsvektor AV und dem Fahrbahnprofilvektor FV an.Of the Vector REL thus gives the difference between the built-up position vector AV and the lane profile vector FV.

Um eine ausreichende Störunempfindlichkeit der Regelung zu gewährleisten, weist die Nennermatrixpolynom Q eine um mindestens zwei höhere Ordnung auf als das Zählermatrixpolynom.Around sufficient resistance to interference of the control too ensure that the denominator matrix polynomial Q is one at least two orders higher than the counter matrix polynomial.

Aus den Gleichungen (1) und (2) ergibt sich unter Berücksichtigung von REL = AV – FV folgender Zusammenhang:

Figure 00100002
wobei gilt: [Q] = ⌊T4s4 + T3s3 + T2s2 + T1s + I⌋From the equations (1) and (2), taking into account REL = AV - FV, the following relationship arises:
Figure 00100002
where: [Q] = ⌊T 4 s 4 + T 3 s 3 + T 2 s 2 + T 1 s + I⌋

Würde man Gleichung (3) nach dem Aufbaupositionsvektor AV auflösen, ergäbe sich ein Nennerpolynom N, das für das Stabilitätsverhalten der Regelung verantwortlich ist. Für dieses Nennerpolynom N kann daher ein Wunschpolynom NWunsch gleicher Ordnung – im vorliegenden Fall 7. Ordnung – wie folgt aufgestellt werden: NWunsch = (μ7·s7 + μ6·s6 + μ5·s5 + μ4·s4 + μ3·s3 + μ2·s2 + μ1·s + I). If one were to solve equation (3) for the build-up position vector AV, a denominator polynomial N would be responsible for the stability behavior of the control. For this denominator polynomial N, therefore, a desired polynomial N desire of the same order-in this case, 7th order-can be set up as follows: N wish = (μ 7 · s 7 + μ 6 · s 6 + μ 5 · s 5 + μ 4 · s 4 + μ 3 · s 3 + μ 2 · s 2 + μ 1 · S + I).

Dieses Wunschpolynom beschreibt das gewünschte Regelverhalten der Regelung. Es sollte eine Diagonalstruktur aufweisen, d. h. alle Matrizen μ7, μ6, μ5, μ4, μ3, μ2, μ1, I des Polynoms sollen Diagonalmatrizen sein, und sich am dynamischen Verhalten des ungeregelten Systems orientieren, um ein Zusammenwirken zwischen der Regelung und der Regelstrecke zu ermöglichen. Damit ergibt sich:

Figure 00110001
This desired polynomial describes the desired control behavior of the control. It should have a diagonal structure, ie all matrices μ 7 , μ 6 , μ 5 , μ 4 , μ 3 , μ 2 , μ 1 , I of the polynomial should be diagonal matrices, and orient themselves to the dynamic behavior of the unregulated system in order to interact between the control and the controlled system. This results in:
Figure 00110001

Durch einen Matrixkoeffizientenvergleich können die Reglerkoeffizientenmatrizen bestimmt werden:

Figure 00110002
By a matrix coefficient comparison, the controller coefficient matrices can be determined:
Figure 00110002

Der so berechnete Regler erzielt eine Entkopplung der Eigendynamik. Eine Zählerdiagonalisierung wird nur tendenziell erreicht.Of the Thus calculated controller achieved a decoupling of the momentum. A counter diagonalization is only achieved with a tendency.

Um im Unterschied zu einer radbezogenen Kompensation eine modale aufbaubezogene Regelung zu realisieren wird folgender Ansatz gewählt: uG = uABC + uprev (6) In order to realize a modal structure-based control, in contrast to a wheel-related compensation, the following approach is chosen: u G = u ABC + prev (6)

Daraus ergibt sich auf Basis der Gleichung (4) folgender Zusammenhang für den geschlossenen Regelkreis, wie er in 3 dargestellt ist:

Figure 00120001
On the basis of equation (4), the following relationship results for the closed control loop, as described in US Pat 3 is shown:
Figure 00120001

Die Filterwirkung eines Aufbaureglers 24 wird kompensiert, was durch folgenden Ansatz beschrieben werden kann: uprev = [Q]–1·KI_R·u*prev (8) The filter effect of a body builder 24 is compensated, which can be described by the following approach: u prev = [Q] -1 · K I_R · u * prev (8th)

Aus den Gleichungen (7) und (8) erhält man:

Figure 00120002
From equations (7) and (8) one obtains:
Figure 00120002

Diese Matrixgleichung wird als entkoppelbar betrachtet. Durch die vorgegebene Diagonalstruktur des Wunschpolynoms ist dies für das Nennerpolynom N des Systems richtig, für das Zählerpolynom Z aber nur näherungsweise, was die Stabilität des Systems aber nicht beeinträchtigt, da keine Rückwirkungen auf das Nennerpolynom bestehen. Für jeden der drei Modi Huben w, Nicken n und Wanken w kann daher folgende skalare Gleichung angegeben werden:

Figure 00120003
mit
Figure 00130001
This matrix equation is considered decoupled. Due to the given diagonal structure of the desired polynomial, this is correct for the denominator polynomial N of the system, but only approximately for the numerator polynomial Z, which does not affect the stability of the system since there are no effects on the denominator polynomial. For each of the three modes Huben w, N pitch n and wank w, the following scalar equation can be given:
Figure 00120003
With
Figure 00130001

Für jeden Modus wir nun eine Pol-Nullstellen-Kürzung vorgenommen. Ohne diese Pol-Nullstellen-Kürzung würde der Fahrkomfort beeinträchtigt werden, da bereits eliminierte Bewegungsanteile durch die Regelung wieder eingekoppelt würden. Eine Beeinträchtigung der Robustheit der Regelung ist durch die Pol-Nullstellen-Kürzung nicht zu befürchten, da es sich um stabile Pole handelt. Die daraus resultierende Regelung ist für die Fahrzeuginsassen wegen der dadurch erreichten Reduktion der Bewegungskomplexität angenehm.For every mode we now make a pole-zero cut. Without this pole-zero cut would be the ride comfort be affected, since already eliminated movement shares would be re-coupled by the scheme. An impairment The robustness of the scheme is due to the pole-zero cut not to be feared, since it is about stable poles. The resulting regulation is for the vehicle occupants because of the reduction in movement complexity achieved thereby enjoyable.

Gleichung (10) lässt sich unter Einführung eines gemeinsamen Polynoms Nj_g umformen zu:

Figure 00130002
Equation (10) can be transformed by introducing a common polynomial N j_g :
Figure 00130002

Für die das Fahrbahnprofil berücksichtigende Regelung wird ein skalares Wunschpolynom ZWunschj_Straße für den Zählerterm Z'j_Straße bestimmt.For the regulation taking into account the lane profile becomes a scalar desired polynomial Z wish j_Straße for the meter term Z ' j_Straße determined.

Figure 00130003
Figure 00130003

Daraus folgt:

Figure 00130004
It follows:
Figure 00130004

Dabei können Störanteile mit einer Frequenz oberhalb einer vorgegebenen Frequenzschwelle unberücksichtigt bleiben, um unerwünschte Regel- bzw. Stellvorgänge zu unterdrücken. Gleichung (13) wird dann zu:

Figure 00130005
In this case, interference components with a frequency above a predetermined frequency threshold can be disregarded in order to suppress unwanted control or actuating operations. Equation (13) then becomes:
Figure 00130005

Für alle Modi zusammengefasst ergibt sich dann folgende Gleichung für den Previewregler 23:

Figure 00140001
Summarized for all modes, the following equation for the preview controller results 23 :
Figure 00140001

Das skalare Wunschpolynom ZWunschj_Straße beschreibt das Reaktionsverhalten der Regelung beim Überfahren von bestimmten Strukturen wie z. B. Stufen, Rampen, parabolische Flächen. Es muss unter Berücksichtigung von Randbedingungen sinnvoll definiert werden. Konvergenzforderungen für das Gesamtsystem sind in der Regelung bereits berücksichtigt. Daher müssen die Zählerkoeffizienten nullter, erster und zweiter Ordnung der Zählerterms Z'j_Straße je nach Anforderung (Konvergenz lediglich beim Überfahren von Stufen, oder zusätzlich auch beim Überfahren von Rampen oder parabolischen Flächen) belassen werden und können nur bei sehr kleinen Geschwindigkeiten reduziert werden. Im Allgemeinen werden daher die Koeffizienten des skalaren Wunschpolynoms ZWunschj_Straße bis zur zweiten oder dritten Ordnung denen des Zählerterms Z'j_Straße entsprechen. Dies führt dazu, dass das Zählerpolynom Z erst ab der zweiten oder dritten Ableitung Signale des Straßenprofils verwendet.The scalar desired polynomial Z wish j_Straße describes the reaction behavior of the control when driving over certain structures such. As steps, ramps, parabolic surfaces. It must be meaningfully defined taking boundary conditions into account. Convergence requirements for the overall system are already taken into account in the regulation. Therefore, the zero, first and second order counter coefficients of the counter terms Z ' j_Street must be left as required (convergence only when crossing stages, or additionally when ramping over ramps or parabolic surfaces) and can only be reduced at very low speeds. In general, therefore, the coefficients of the desired scalar polynomial become Z wish j_Straße until the second or third order those of the counter term Z ' j_Straße correspond. As a result, the counter polynomial Z only uses signals of the road profile from the second or third derivative.

Da häufig die Ordnung des Terms Nredj_g ·[Z'Straße – ZWunschStraße ]red größer ist als die Ordnung des Nenners [Q] = ⌊T4s4 + T3s3 + T2s2 + T1s + I⌋ in Gleichung (15) kann die Realisierbarkeit gefährdet sein. Durch eine phasenfreie Filterung des Fahrbahnprofils in Fahrtrichtung vom Fahrzeug weg und entgegen der Fahrtrichtung – so genannte Vorwärts-Rückwärts-Filterung – kann die erste und zweite Ableitung an den vier Radaufstandspunkten direkt berechnet werden. Die Vorwärts-Rückwärts-Filterung ist in der deutschen Patentanmeldung 10 2008 007 657 im Einzelnen beschrieben, auf die insoweit ausdrücklich Bezug genommen wird. Die Ordnung des Zählers kann daher um zwei größer sein als die Nennerordnung in Gleichung (15). Reicht dies nicht aus, so muss die Ordnung des Zählers in Gleichung (15) des geschlossenen Regelkreises durch eine modale Anpassung der Frequenzreduktion weiter reduziert werden.As often the order of the term N red j_g · [Z ' Street - Z wish Street ] red is greater than the order of the denominator [Q] = ⌊T 4 s 4 + T 3 s 3 + T 2 s 2 + T 1 s + I⌋ in equation (15), the feasibility may be at risk. By a phase-free filtering of the lane profile in the direction of travel away from the vehicle and counter to the direction of travel - so-called forward-backward filtering - the first and second derivative at the four wheel contact points can be calculated directly. The forward-backward filtering is in the German patent application 10 2008 007 657 described in detail, to which reference is expressly made. The order of the counter can therefore be two greater than the denominator order in equation (15). If this is not sufficient, then the order of the counter in equation (15) of the closed loop must be further reduced by a modal adjustment of the frequency reduction.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - US 6233510 B1 [0002] - US 6233510 B1 [0002]
  • - DE 102008007657 [0058] - DE 102008007657 [0058]

Claims (9)

Verfahren zur Regelung eines Fahrwerks eines Fahrzeugs mit wenigstens einem einen ansteuerbaren Fahrwerksaktuator (11, 11') aufweisenden aktiven Fahrwerk, mit einer Ermittlungsdaten erzeugenden Ermittlungseinrichtung (21, 22), wobei die Ermittlungsdaten (FV) den Einfluss des Fahrbahnprofils der Fahrbahn (F) auf die Position und/oder die Bewegung des Fahrzeugaufbaus (12) angeben, und mit einer Aktuatorregeleinrichtung (20), die zur Ansteuerung des wenigstens einen Fahrwerksaktuator (11, 11') in Abhängigkeit von den Ermittlungsdaten der Ermittlungseinrichtung eine Ansteuergröße (uG) hervorruft, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuergröße (uG) als vektorielle Größe berechnet wird, die mehrere Modalkomponenten (uGZ, uGN, uGW) aufweist, dass mehrere Relativgrößen (zrel, nrel, wrel) bestimmt werden, die die Relativposition zwischen dem Fahrzeugaufbau (12) und einer durch Radaufstandspunkte (P) des Fahrzeugs definierten Bezugsebene beschreiben, und dass bei der Berechnung der Ansteuergröße (uG) die Relativgrößen (zrel, nrel, wrel) modal getrennt voneinander berücksichtigt werden.Method for controlling a chassis of a vehicle with at least one controllable chassis actuator ( 11 . 11 ' active chassis, with a determination data generating determination device ( 21 . 22 ), wherein the determination data (FV) the influence of the roadway profile of the roadway (F) on the position and / or the movement of the vehicle body ( 12 ) and with an actuator control device ( 20 ), which is used to control the at least one Fahrwerksaktuator ( 11 . 11 ' ) in response to the determination data of the detection means causes a control variable (u G ), characterized in that the drive quantity (u G ) is calculated as a vectorial variable having a plurality of modal components (u GZ , u GN , u GW ), that a plurality of relative sizes (z rel , n rel , w rel ) are determined, the relative position between the vehicle body ( 12 ) and a reference plane defined by wheel contact points (P) of the vehicle, and that the relative variables (z rel , n rel , w rel ) are taken into account modally separated from one another in the calculation of the actuation variable (u G ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Relativgrößen eine relative Aufbauposition (zrel) zwischen Fahrzeugaufbau und Bezugsebene und/oder ein relativer Nickwinkel (nrel) zwischen Fahrzeugaufbau und Bezugsebene und/oder ein relativer Wankwinkel (wrel) zwischen Fahrzeugaufbau und Bezugsebene verwendet werden.A method according to claim 1, characterized in that as relative variables a relative construction position (z rel ) between the vehicle body and reference plane and / or a relative pitch angle (n rel ) between the vehicle body and reference plane and / or a relative roll angle (w rel ) between the vehicle body and reference plane be used. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung der Ansteuergröße (uG) mehrere die Bewegung des Fahrzeugaufbaus beschreibende Beschleunigungsgrößen, insbesondere eine Aufbaubeschleunigung
Figure 00160001
des Fahrzeugaufbaus und/oder eine Nickwinkelbeschleunigung
Figure 00160002
des Fahrzeugaufbaus und/oder eine Wankwinkelbeschleunigung (ẅ) des Fahrzeugaufbaus, modal getrennt voneinander berücksichtigt werden.
A method according to claim 1 or 2, characterized in that in the calculation of the control variable (u G ) a plurality of the movement of the vehicle body descriptive acceleration variables, in particular a body acceleration
Figure 00160001
the vehicle body and / or a pitch angle acceleration
Figure 00160002
the vehicle body and / or a roll acceleration (ẅ) of the vehicle body, modal separated from each other are taken into account.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die modal getrennte Berücksichtigung der Positions- bzw. Beschleunigungsgrößen (zrel, nrel, wrel,
Figure 00160003
durch das Aufstellen der Gleichung zur Berechnung der Ansteuergröße (uG) in Vektor- bzw. Matrixform erreicht wird.
Method according to one of the preceding claims, characterized in that the modally separated consideration of the position or acceleration variables (z rel , n rel , w rel ,
Figure 00160003
is achieved by setting up the equation for calculating the drive quantity (u G ) in vector or matrix form.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuergröße (uG) abhängig von einem Fahrwerksregelanteil (uABC), der proportional zu einem Zählermatrixpolynom und einem inversen Nennermatrixpolynom (Q) ist, und einem Vorausschauanteil (uprev) ermittelt wird, insbesondere anhand folgender Gleichung uG = uABC + uprev = [Q]–1·[(K2B_R·s2 + KB_R·s)·B + KI_R·REL] + uprev wobei B der Vektor mit den berücksichtigten Beschleunigungsgrößen
Figure 00160004
ist, REL der Vektor mit den berücksichtigten Relativgrößen (zrel, nrel, wrel) ist, K2B_R, KB_R und KI_R, Reglerzählermatrizen sind, Q das Nennermatrixpolynom ist und uprev der sich aus den Ermittlungsdaten ergebende Vorausschauanteil ist.
Method according to one of the preceding claims, characterized in that the control variable (u G) dependent on a chassis control portion (u ABC), which is proportional to a Zählermatrixpolynom and an inverse Nennermatrixpolynom (Q), and a look-ahead portion (u prev) is determined, in particular by the following equation u G = u ABC + prev = [Q] -1 · [(K 2B_R · s 2 + K B_r · S) · B + K I_R · REL] + u prev where B is the vector with the considered acceleration variables
Figure 00160004
where REL is the vector with the relative quantities considered (z rel , n rel , w rel ), K 2B_R , K B_R and K I_R , controller counter matrices, Q is the denominator matrix polynomial and u prev is the lookahead component resulting from the detection data.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nennermatrixpolynom (Q) eine um mindestens zwei höhere Ordnung aufweist als das Zählermatrixpolynom.Method according to claim 5, characterized in that that the denominator matrix polynomial (Q) is one at least two higher Has order than the counter matrix polynomial. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung des Vorausschauanteils (uprev) die Filterwirkung des Fahrwerksregelanteils und insbesondere der Nennermatrixpolynom (Q) kompensiert wird.The method of claim 5 or 6, characterized in that in determining the look-ahead component (u prev) the filter effect of the chassis control portion and in particular the Nennermatrixpolynom (Q) is compensated. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Reglerzählermatrizen (K2B_R, KB_R, KI_R,) anhand der Vorgabe eines Wunschverhaltens und anhand von das Fahrwerk des Fahrzeugs charakterisierenden Fahrwerksparametern (ΘA, KD, KF) ergeben.Method according to one of claims 5 to 7, characterized in that the controller counter matrices (K 2B_R , K B_R , K I_R ,) based on the specification of a desired behavior and based on the chassis of the vehicle characterizing chassis parametersA , K D , K F ). Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorausschauanteil (uprev) derart bestimmt wird, dass der mindestens eine Fahrwerksaktuator (11, 11') kurz bevor eine Störung im Fahrbahnprofil der Fahrbahn (F) auftritt oder gleichzeitig mit dem Auftreten der Störung agiert, um den Einfluss der Störung auf den Fahrzeugaufbau zumindest teilweise zu kompensieren.Method according to one of claims 5 to 8, characterized in that the look-ahead portion (u prev ) is determined such that the at least one Fahrwerksaktuator ( 11 . 11 ' ) just before a disturbance in the lane profile of the lane (F) occurs or acts simultaneously with the occurrence of the fault to at least partially compensate for the influence of the fault on the vehicle body.
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